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Un nouvel outil pour étudier la régulation du phosphate dans les cellules


​Des chercheurs CEA-IBEB, à Cadarache, et de la Faculté de Pharmacie, à Illkirch, ont développé un outil pour contrôler les variations du phosphate intracellulaire. Les recherches sur la régulation de cet élément minéral fondamental chez les êtres vivants pourraient notamment trouver des débouchés dans le secteur agronomique. Celui-ci devrait faire face d’ici peu à une raréfaction des engrais phosphatés. Cette pénurie potentielle incite les chercheurs à optimiser l’utilisation du phosphate par les plantes, et donc à améliorer la compréhension des mécanismes mis en jeu dans ce processus biologique.

Publié le 20 janvier 2014

Le phosphate, minéral essentiel à la vie, est l’un des constituants fondamentaux de la cellule. Sans lui, pas d’ADN, de membranes ni de molécules énergétiques comme l’ATP (adénosine triphosphate). Il est non seulement omniprésent dans les composants cellulaires mais il permet aussi la régulation enzymatique et la transduction des signaux. Les mécanismes de sa régulation sont nombreux et complexes. Chez les plantes, comprendre, par exemple, comment la cellule est capable de distinguer la concentration du phosphate externe et interne reste très mystérieux. Deux voies de signalisation distinctes semblent coexister. Or, « l’étude de la régulation de cet élément est compliquée car nous n’avons pas de technologies permettant de n’imposer des changements de concentration qu’à l’intérieur des cellules », nous confient Hélène Javot et Alexandre Specht. Voilà pourquoi ces chercheurs ont développé un nouvel outil qui permet de moduler uniquement la concentration du phosphate intracellulaire afin d’étudier la voie de signalisation interne.

Dans ce but, les chercheurs ont développé de nouvelles molécules permettant la libération efficace de phosphate en réponse à une illumination localisée. Ces composés ont été obtenus par synthèse chimique sur la base de groupements photolabiles innovants. Sur ces molécules, appelées « caged-phosphates », ont été greffés des résidus « acétoxyméthyle » permettant leur diffusion et leur accumulation à l’intérieur des cellules (dont celles de la plante modèle Arabidopsis thaliana). Le phosphate peut être libéré de sa « cage » par une illumination, dont l’intensité modérée devrait permettre de conserver un fonctionnement biologique normal. Cette technologie non invasive, qui vise à permettre la libération contrôlée et ciblée du phosphate à l’intérieur de cellules, ouvre la voie à de nombreuses études sur la régulation du phosphate intracellulaire, chez les plantes, mais aussi chez d’autres organismes vivants.

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